山東省礦床地球物理綜合測(cè)井方法選取及應(yīng)用

牛淑敏

（新汶礦業(yè)集團(tuán)地質(zhì)勘探有限責(zé)任公司，山東 新泰 271222）

我國(guó)礦產(chǎn)資源分布范圍廣闊，地域分布不均衡，山東省作為我國(guó)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量大省，其經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也多依托于礦產(chǎn)資源的發(fā)展，但現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)礦床的測(cè)井方法綜合利用效率并不理想，測(cè)井成本較高，嚴(yán)重限制了山東省礦產(chǎn)資源的進(jìn)一步發(fā)展[1]。地球物理測(cè)井是運(yùn)用物理學(xué)的原理和方法，使用專業(yè)的物理探測(cè)儀器設(shè)備，沿鉆孔測(cè)量巖石的物性參數(shù)，包括礦產(chǎn)密度、放射性等?；诖?，本文提出山東省礦床地球物理綜合測(cè)井方法選取及應(yīng)用研究，通過(guò)兩個(gè)方面論述了山東省礦床地球物理綜合測(cè)井方法的選取，針對(duì)標(biāo)志層測(cè)井曲線與含礦層測(cè)井曲線的特征，建立礦床測(cè)井的組合特征；通過(guò)將地球物理綜合測(cè)井方法在山東省礦床內(nèi)進(jìn)行一次推演，并對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋，判斷山東省礦床的含礦量，測(cè)試效果表明，伽瑪測(cè)溫方法具有較高的測(cè)井效率，并且節(jié)省測(cè)井費(fèi)用，降低整體成本。

1 地球物理綜合測(cè)井方法選取

山東省礦床中，一般砂泥巖礦區(qū)采用地球物理綜合測(cè)井方法中的聲感系列為主，主要包括伽瑪測(cè)溫法，必要時(shí)，根據(jù)礦床的電極距特征，還要采取自然電位、聲波時(shí)差等方法。綜合考慮，采取地球物理綜合測(cè)井方法進(jìn)行測(cè)井工程時(shí)，能夠及時(shí)記錄礦床標(biāo)志層與含礦層的曲線特征關(guān)系，并分析兩種礦床的地質(zhì)特征、礦產(chǎn)深度等，再結(jié)合山東省礦床的相關(guān)研究資料，確定了最適合山東省礦床的地球物理綜合測(cè)井方法為伽瑪測(cè)溫法，該方法能夠滿足山東省礦床的測(cè)井需求，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，測(cè)井效果好。標(biāo)準(zhǔn)層與含礦層的測(cè)井曲線特征如圖1所示。

1.1 標(biāo)志層測(cè)井曲線特征

標(biāo)志層是礦床測(cè)井的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確識(shí)別礦床深度及含礦量，本次測(cè)井工程礦床位于山東省礦區(qū)分界處的K9地層。該礦床分布穩(wěn)定，巖性多為淺黃綠色泥質(zhì)巖，礦床厚度在2m～5m左右。根據(jù)圖1標(biāo)志層測(cè)井曲線圖可以看出，標(biāo)志層測(cè)井曲線多為尖刀狀，其組合曲線多為“高、高、高、低”特征，則在這一礦床內(nèi)選擇伽瑪測(cè)溫法與高聲波時(shí)差法進(jìn)行工程測(cè)井比較符合礦床特征。測(cè)井結(jié)果顯示，標(biāo)志層內(nèi)20m～50m左右為礦產(chǎn)賦存的主要位置。

圖1 標(biāo)志層與含礦層的測(cè)井曲線特征

1.2 含礦層測(cè)井曲線特征

根據(jù)對(duì)圖1的分析可知，含礦層測(cè)井曲線為“高、低、低”特征，這一礦床內(nèi)礦石以砂巖為主，多呈淺灰綠色細(xì)砂巖[2]，也有少量灰黑色泥巖夾雜在礦床的交界部位。隨著含礦層深度的增加，其巖性結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，測(cè)井曲線也會(huì)呈現(xiàn)不同的形式，因此含礦層礦床內(nèi)選擇低自然伽瑪測(cè)溫法和低自然電位幅值法較為合適。當(dāng)含礦層內(nèi)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量極為豐厚時(shí)，則測(cè)井曲線組合特征便會(huì)急劇密集，從而為地球物理綜合測(cè)井方法在下一步的測(cè)井應(yīng)用中提供理論基礎(chǔ)。

2 地球物理綜合測(cè)井方法應(yīng)用

將地球物理綜合測(cè)井方法在山東省某礦區(qū)礦床進(jìn)行測(cè)井推演，并在應(yīng)用過(guò)程中，計(jì)算礦床的含礦飽和度，進(jìn)而確定上述分析中選取的伽瑪測(cè)溫方法進(jìn)行測(cè)井工程的有效性。

2.1 應(yīng)用過(guò)程

通過(guò)查看礦區(qū)礦床測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件及相關(guān)資料，將礦層分為標(biāo)志層和含礦層兩種分別進(jìn)行測(cè)井工程，應(yīng)用過(guò)程中，選擇礦區(qū)內(nèi)泥質(zhì)巖含量較高的礦床進(jìn)行測(cè)井實(shí)驗(yàn)，為保證測(cè)井過(guò)程中測(cè)試結(jié)果的明顯性，將測(cè)井電阻值設(shè)定為同等幅值范圍。將伽瑪測(cè)溫儀器的電位調(diào)制為200Ω·m時(shí)，測(cè)井電阻率較高值，則這時(shí)礦床孔隙便會(huì)大幅降低，從而保證空隙間礦床含礦量的增加；反之，當(dāng)測(cè)井電阻率較低，則這時(shí)礦床孔隙便會(huì)大幅提高，而空隙間礦床含礦量便會(huì)有所降低。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，礦床測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的分析與判斷，對(duì)山東省某礦區(qū)礦床厚度及礦含量進(jìn)行推斷與總結(jié)，總結(jié)如下。

山東省某礦區(qū)礦床厚度在2m～5m左右，該礦床內(nèi)礦產(chǎn)資源多為巖性，在測(cè)井電阻值固定的前提下，采用伽瑪測(cè)溫法進(jìn)行參數(shù)確定，而礦床的賦存信息及發(fā)育方向不做定性解釋，則山東省某礦區(qū)礦床的測(cè)井響應(yīng)率為“高電阻率值、高伽瑪值和高散射值”。通過(guò)將地球物理綜合測(cè)井方法中的伽瑪測(cè)溫法在山東省某礦區(qū)內(nèi)進(jìn)行礦城測(cè)井推演，確定伽瑪測(cè)溫法的時(shí)效性，能夠?qū)ΦV床巖芯進(jìn)行確認(rèn)，并保證測(cè)井效。

2.2 效果測(cè)試

以阿爾奇理論為基礎(chǔ)，根據(jù)含礦層測(cè)井曲線特征計(jì)算礦床含礦飽和度：

式中，S代表礦床含礦飽和度；Rw代表礦層內(nèi)測(cè)井電阻；Rt代表測(cè)井時(shí)間內(nèi)的電阻率；?m代表礦床孔隙度；其中，a、b、m、n均為常數(shù)，根據(jù)山東省礦床測(cè)井曲線特征，將a、b、m、n進(jìn)行賦值后，含礦飽和度為：

采用地球物理綜合測(cè)井方法中的伽瑪測(cè)溫法測(cè)量礦床的含礦飽和度，則得出礦產(chǎn)測(cè)井規(guī)律：當(dāng)?shù)V床孔隙度高于11%時(shí)，礦床內(nèi)的礦含量較高；反之，當(dāng)?shù)V床孔隙度低于11%時(shí)，礦床內(nèi)的礦含量較低。利用伽瑪測(cè)溫法計(jì)算測(cè)井系列求值，得到準(zhǔn)確的電阻率，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)井曲線的校正作用。通過(guò)加權(quán)分析，采用伽瑪測(cè)溫法對(duì)山東省礦床進(jìn)行測(cè)井工程時(shí)，含礦層測(cè)量符合率高達(dá)87.9%。

3 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)山東省礦床地球物理綜合測(cè)井方法選取及應(yīng)用進(jìn)行分析與研究，依托地球物理綜合測(cè)井方法，分析標(biāo)準(zhǔn)層與含礦層的測(cè)井曲線特征，通過(guò)將地球物理綜合測(cè)井方法進(jìn)行一次測(cè)井應(yīng)用，判斷山東省礦床的含礦量。測(cè)試效果表明，地球物理綜合測(cè)井方法非常適合山東省礦床的測(cè)井，能夠降低測(cè)井成本，提高測(cè)井效率。希望本文的研究能夠?yàn)樯綎|省礦床測(cè)井方法的選取及應(yīng)用提供理論依據(jù)和參考。